理论教育 相贯节点抗震性能研究:KK型搭接节点数值模拟结果与分析

相贯节点抗震性能研究:KK型搭接节点数值模拟结果与分析

时间:2023-10-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:1.滞回曲线图5-33、图5-34给出了两种不同设计模型的KK型搭接节点的荷载-位移滞回关系曲线。图5—37模型1-KK节点受力初期对比图5-38为设计模型2的节点应力云图。隐藏焊缝焊接与否对KK型搭接节点的变形影响不是很显著,这与KK型节点的空间效应对节点变形能力的降低有关。

相贯节点抗震性能研究:KK型搭接节点数值模拟结果与分析

1.滞回曲线

图5-33、图5-34给出了两种不同设计模型的KK型搭接节点的荷载-位移滞回关系曲线。可以看出:不论KK型搭接节点内隐藏焊缝焊接与否,荷载-位移曲线整体上都呈纺锤形,并无明显捏拢现象,表现出良好的耗能性能。内隐藏焊缝不焊接的节点的滞回性能优越于隐藏焊缝焊接的节点;隐藏焊缝焊接节点的屈服承载力略高于隐藏焊缝不焊接节点。

图5—34 设计模型2滞回曲线

2.骨架曲线

图5-35,图5-36为两种节点设计模型的骨架曲线。可以看出,隐藏焊缝焊接节点的承载力略高于隐藏焊缝不焊接的节点。隐藏焊缝不焊接节点的塑性明显好于隐藏焊缝焊接节点。模型2的屈服承载能力比模型1降低约25%,但模型2的塑性性能好,抗震性能优越。

图5—35 设计模型1骨架曲线

图5—36 设计模型2骨架曲线

3.节点应力分布规律

图5-37为设计模型1的节点应力云图。可以看出,该模型四种不同形式的节点都是主管先屈服,而支管尚未屈服,且隐藏焊缝不焊接节点的受力更加均匀。

图5—37 模型1-KK节点受力初期对比

图5-38为设计模型2的节点应力云图。可以看出,该模型四种不同形式的节点都是支管先屈服,而主管尚未屈服。隐藏焊缝不焊接节点的受力更加均匀。

图5—38 模型2-KK节点受力初期对比

4.节点变形能力分析

表5-11给出了试件的屈服位移、极限位移及延性系数。可以看出,所有试件的延性系数都比较均匀,隐藏焊缝焊接的节点的屈服位移及极限位移略小于不焊接的节点。隐藏焊缝焊接与否对KK型搭接节点的变形影响不是很显著,这与KK型节点的空间效应对节点变形能力的降低有关。

5.节点耗能能力(www.daowen.com)

图5-39为能量耗散系数E随相对位移变化的曲线,可以看出,内隐藏焊缝不焊的KK型搭接节点耗能比内隐藏焊缝焊接的KK型搭接节点耗能略好。

表5-11 节点试件的屈服位移、极限位移及延性系数

图5—39 能量耗散系数-位移曲线

6.节点承载力分析

图5-40分别给出了两组试件的骨架曲线,其中KK表示节点的类型是KK型节点,YH和YN分别是隐藏焊缝焊接和隐藏焊缝不焊,1表示两受拉腹杆和两受压腹杆各自两两搭接,按照焊接次序不同,分为两种搭接类型,一种为一侧支管贯通,2表示另一种为对角支管贯通,最后一个字母X表示在X向有间隙,Y表示在Y向有间隙。各类型按照X向有间隙与Y向有间隙两种方式分别归类,有限元计算得出的骨架曲线如下。

图5-40(a)可以看出,四条曲线中KK-YH-1-X节点承载力要比KK-YH-2-X节点承载力要高,并且KK-YH-2-X节点承载力要比KKYN-1-X节点和KK-YN-2-X节点承载力要高,而KK-YN-1-X节点和KK-YN-2-X节点承载力基本上相同。

图5-40(b)可以看出,四条曲线中KK-YH-1-Y节点承载力要比KK-YH-2-Y节点承载力要高,并且KK-YH-2-Y节点承载力要比KKYN-1-Y节点和KK-YN-2-Y节点承载力要高,而KK-YN-1-Y节点和KK-YN-2-Y节点承载力基本上相同。

图5—40 KK节点骨架曲线对比

图5-41为主管应力云图,分析图5-41(a)可以看出,由于KK-YH-1-X和KK-YH-2-X节点同侧支管之间夹角较小,被搭接管初期支管对主管拉力较大,其中KK-YH-1-X承载力最大,KK-YH-2-X承载力略小,而KK-YN-1-X和KK-YN-2-X承载力最低;分析图5-41(b)可以看出,由于KK-YH-1-Y和KK-YH-2-Y节点同侧支管之间夹角较小,搭接管初期支管对主管拉力较大,KK-YH-1-Y节点、KK-YN-1-Y节点和KK-YN-2-Y节点受力几乎相同,KK-YH-2-Y节点承载力最高。

图5—41 主管应力云图

(a)X向有间隙节点应力云图(b)Y向有间隙节点应力云图

7.节点刚度退化分析

各个试件的割线刚度随位移的变化规律如图5-42所示。可以看出,各试件KK型搭接节点刚度退化趋势相同,且内隐藏焊缝不焊的KK型搭接节点耗能比内隐藏焊缝焊接的KK型搭接节点刚度略低。

图5—42 关系曲线

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